BLOQUE DE CILINDROS INTEGRAL PARA COMPRESOR DE GAS Y MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención [0001] La presente invención se refiere a compresores de gas integrales y a motores de combustión interna y más particularmente a un bloque de cilindros para dicho aparato que se maquina en forma diferente en el lado del compresor y lado del motor. 2. Descripción de la Técnica Previa [0002] Los compresores reciprocantes de gas son bien conocidos en la técnica, y algunos son adecuados para utilizar en el manejo de gases inflamables tales como gas natural. Un tipo de compresor de gas empleado en estas aplicaciones es integral con un motor de combustión interna. [0003] Previamente, la construcción de un compresor de gas y motor de combustión interna integral, incluye retirar algunos de los componentes del motor y reemplazarlos con componentes de compresor. Por ejemplo, la Patente de los E.U.A. Número 2,133,769 otorgada a Jones, describe una unidad de motor-compresor con un lado de un motor de forma V, en este caso un Ford V-8, convertido a un compresor de aire. En este aparato, la cabeza del motor en un banco de cilindros se retira junto con los pistones y las válvulas de admisión y salida del motor, varillas de empuje de válvulas y resortes de válvulas. Una cabeza de compresor se instala en ese banco de cilindros del motor en lugar de la cabeza del motor y válvulas de admisión y salida del compresor se instalan en la cabeza del compresor. El aparato de Jones se elabora de un motor de cabeza chata, en donde las válvulas se montan en el bloque del motor por debajo de la cabeza del motor, y la cabeza del compresor cubre las aberturas existentes, a través de la cual la válvula del motor se extendía originalmente. En la referencia de Jones, el aparato se diseña para utilizar solo con aire atmosférico, y no atiende los problemas involucrados con el manejo de gases con presiones de entrada sobre la presión atmosférica o gases que son inflamables tales como gas natural . [0004] Un motor de combustión interna y compresor de gas integral diseñado para gases inflamables y presiones de entrada sobre la atmosférica, se describen en las Patentes de los E.U.A. Números 4,961,891; 5,189,905; 5,203,680, y 5,267,843 otorgadas a aldrop, cedidas a la cesionaria de la presente invención. Este compresor se ilustra construido utilizando un motor V-8 convertido. La cabeza del compresor en este aparato opera como múltiple para una pluralidad de válvulas de entrada en conjunto. El motor para este compresor es un motor V-8 de un tipo de válvula superior más moderno que el de cabeza chata de Jones. En este motor de válvula superior, el bloque del cilindro, también en ocasiones referido como un bloque del motor, tiene una compuerta que se extiende longitudinalmente pasante con una pluralidad de aberturas que intersecan la compuerta sustancialmente perpendiculares. Las válvulas del motor se montan en la cabeza del motor bajo una cubierta de válvulas, y varillas de empuje se colocan en las aberturas en el bloque de cilindros para acoplar balancines de válvulas que a su vez accionan las válvulas. La compuerta longitudinal, también referida como galería de aceite, proporciona una ruta de lubricación desde la bomba de aceite del motor a las varillas de empuje de válvula. Cuando se convierte un lado de un motor existente a un compresor, extremos opuestos de la compuerta longitudinal y todas las aberturas de intersección tienen que taponarse. Esto no solo contribuye al costo de construir el compresor sino también una fuente de fugas de aceite si cualquiera de los tapones no sella adecuadamente. Por lo tanto, hay necesidad por un bloque de cilindros en donde no es necesario taponar u obturar las compuertas o aberturas .
[0005] La presente invención resuelve este problema al proporcionar un bloque de cilindros que se fabrica solamente para utilizar en un motor de combustión interna y compresor de gas integral. En este bloque de cilindros, el lado del compresor se deja como una pieza moldeada sólida y no se maquinan compuertas o aberturas. Solo el lado del motor se maquina para incluir la compuerta y abertura. De esta manera, el costo de taponar se elimina, y por lo tanto no hay posibilidad de fugas de aceite. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN [0006] La presente invención incluye un bloque de cilindros diseñado específicamente para utilizar en un motor de combustión interna y compresor de gas integral. El bloque comprende una porción del motor que define un cilindro del motor con una abertura de tren de válvulas definida adyacente al cilindro del motor y que también comprende una porción de compresor que define un cilindro de compresor, en donde la porción del compresor no tiene abertura para tren de válvulas. La abertura para tren de válvulas en la porción del motor se adapta para recibir un componente de tren de válvulas del motor. [0007] El cilindro del motor y cilindro de compresor, de preferencia forman una configuración en forma de V. En una modalidad, el bloque de cilindros tiene una configuración en V-8, en donde el cilindro del motor es uno de cuatro cilindros del motor, el cilindro del compresor es uno de cuatro cilindros del compresor y la abertura del tren de válvulas es una de una pluralidad de aberturas de tren de válvulas adyacentes a los cilindros del motor. [0008] Dicho de otra forma, el bloque de cilindros de la presente invención comprende una primer sección con una pluralidad de cilindros definida ahi y que tiene una pluralidad de realces formados integralmente y una segunda sección con una pluralidad de cilindros definidos ahi y que tienen una pluralidad de realces formados integralmente. Los realces en una de la primera y segunda secciones son sólidos, y los realces en la otra de la primera y segunda secciones definen aberturas para tren de válvulas, para recibir una porción de un tren de válvulas del motor. Cada uno de los cilindros en una sección se adapta para recibir un pistón de compresor, y cada uno de los cilindros en la otra sección se adapta para recibir un pistón de motor ahi. De preferencia, la primera y segunda secciones forman una configuración en forma V, tal como una configuración V-8 con cuatro cilindros cada una. [0009] La invención también puede describirse como un aparato de motor de combustión interna y compresor de gas integral que comprende un bloque de cilindros que define un conjunto de cilindros de compresor y un conjunto de cilindros de motor y además define aberturas de tren de válvulas adyacentes al conjunto de cilindros del motor solamente, un eje de cigüeñal colocado giratorio en el bloque de cilindros, un pistón de compresor colocado en cada uno de los cilindros de compresor, un pistón del motor colocado en cada uno de los cilindros del motor, una varilla de conexión que conecta cada uno de los pistones de compresor y el motor con el eje del cigüeñal, una cabeza de compresor con válvulas de compresor adyacentes a los cilindros de compresor, una cabeza de motor adaptada para recibir válvulas del motor adyacentes a los cilindros del motor, una leva colocada giratoria en el bloque de cilindros y un tren de válvulas del motor que incluye válvulas de motor y que acopla la leva, una porción del tren de válvula del motor se extiende a través de las aberturas para el tren de válvulas. [0010] De preferencia, la porción del tren de válvulas que se extiende a través de las aberturas del tren de válvulas, comprenden una pluralidad de varillas de empuje de válvula. [0011] El bloque de cilindros en el compresor además define una galería para aceite que se conecta con una bomba de aceite del motor y en comunicación con las aberturas para el tren de válvulas. [0012] En la modalidad preferida, el bloque de cilindros tiene una configuración en forma de V que tiene un par de bancos, en donde los cilindros de compresor se definen en un banco y los cilindros del motor se definen en el otro banco. El bloque de cilindros puede tener una configuración de V-8 que tiene cuatro cilindros de compresor y cuatro cilindros de motor. Las aberturas del tren válvulas se definen completamente en el banco que define los cilindros del motor. [0013] Numerosos objetivos y ventajas de la invención serán aparentes, conforme se lee la siguiente descripción detallada de la modalidad preferida en conjunto con los dibujos que ilustran dicha modalidad. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS [0014] La Figura 1 generalmente muestra un paquete de compresor del tipo que utiliza el bloque de cilindros para un motor de combustión interna y compresor de gas integral de la presente invención. [0015] La Figura 2 es una vista en planta del paquete del compresor de la Figura 1. [0016] La Figura 3 es una vista de extremo del motor de combustión interna y compresor de gas integral que muestra el bloque de cilindros de la presente invención.
[0017] La Figura 4 es una vista en perspectiva del bloque de cilindros . [0018] La Figura 5 es una sección transversal vertical que se toma sobre las lineas 5-5 en la Figura 4. [0019] La Figura 6 es una sección transversal horizontal que se toma sobre las lineas 6-6 en la Figura 5. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA [0020] Ahora con referencia a los dibujos, y más particularmente a la Figura 1, un motor de combustión interna y compresor de gas integral que incorpora el bloque de cilindros de la presente invención, se ilustra y designa generalmente con el número 10. El compresor 10 se ilustra como una porción de un paquete del compresor 12. El motor de combustión interna y compresor de gas integral 10 también se referirá aqui simplemente como compresor 10. [0021] El paquete de compresor 12 como se ilustra es de un tipo particularmente bien adaptado para utilizar en recuperar gas natural de un pozo, pero puede utilizarse para otros gases inflamables o gases con elevadas presiones de entrada. La invención no se pretende limitada al paquete compresor ilustrado 12. Las Figuras 1 y 2 se han simplificado enormemente para eliminar gran parte de las tuberías y cableado asociados con el paquete 12. Los items omitidos se conocen en la técnica y no son necesarios para una comprensión de la invención. [0022] En un paquete típico 12, tal como aquel mostrado en las Figuras 1 y 2, el compresor 10 se monta en un patín o placa base 14. Un tanque de entrada y separador de líquidos 18 también se conectan al patín 14. Una válvula 20 esta en comunicación con el tanque 18 y se adapta para conectar a la fuente de gas a comprimir. En una modalidad, este gas sería gas natural de una cabeza de pozo (no mostrada) , pero el compresor 10 y el paquete 12 pueden adaptarse virtualmente a cualquier gas, y la invención no se pretende limitada a ninguna aplicación particular. [0023] La parte superior del tanque 18 se conecta a un múltiple de entrada de compresor 82 montado en una cabeza de compresor 24 en el compresor 10 por una línea 26.
Esto es, la línea 26 es una línea de entrada o succión para el compresor 10. [0024] Ubicado adyacente al tanque 18 está un recipiente de combustible 28 que se adapta para conectar a una fuente de combustible, tal como la cabeza del pozo de gas natural. Una línea 30 conecta el recipiente del combustible 28 con el carburador 32 en la porción del motor del compresor 10.
[0025] Un post-enfriador 40 se monta en el patín 14 y se utiliza para enfriar gas descargado desde el compresor 10. El post-enfriador 40 se ilustra como un tipo de tubo con aletas con un ventilador de enfriamiento 42 asociado. El ventilador 42 puede desplazarse por una flecha impulsora 44 que se extiende desde el compresor 10. El post-enfriador 40 puede incluir una sección de enfriamiento de agua para chaqueta del motor, para enfriar las secciones del motor y compresor del compresor 10. [0026] Una línea de descarga 46 conecta a la salida del compresor 10 con el post-enfriador 40. Una línea de salida del post-enfriador 48 se extiende desde el postenfriador 40. [0027] Un panel de control eléctrico 50 para controlar el aparato, puede ubicarse en el patín 14. El panel de control 50 es de un tipo generalmente conocido en la técnica, y sus conexiones se omiten por prioridad. [0028] El compresor 10 se construye utilizando la distribución general de un motor de combustión interna conocido tal como, pero no limitado a, un motor Ford V-8 de 7.54 litros (460 pulgadas cúbicas). La configuración en forma general de V del compresor 10, se ilustra en la Figura 3. El compresor 10 comprende un nuevo bloque de cilindros 60 diseñado específicamente para utilizarse como un compresor en un lado o banco y como un motor en el otro lado o banco. Como se discutirá más aquí, la presente invención no utiliza el bloque de cilindros del motor original como lo hacen los compresores de la técnica previa. [0029] Por debajo del bloque de cilindros 60 está una bandeja para aceite 64. En el extremo superior del bloque de cilindros 60 está un múltiple de admisión del motor 66. La bandeja de aceite 64 y el múltiple de admisión del motor 66 son componentes estándar del motor original Ford u otro. Un carburador conocido 68 y limpiador de aire 70, se montan en el múltiple de admisión del motor 66. [0030] Conectado al bloque de cilindros 60 en el banco derecho de cilindros 71 como se ve en la Figura 3, esta una cabeza de motor estándar 72 con una cubierta de válvulas 74 encima. Un múltiple de escape 76 arrastra fuera los gases de escape del motor. Este lado derecho del compresor 10 permanece básicamente como un motor estándar e incluye el tren de válvulas 78, como se discutirá adicionalmente aquí, y otros componentes del motor que no se ilustran, tales como bujías, cableado, etc. [0031] El lado izquierdo del compresor 10, como se ve en la Figura 3, se utiliza para compresión de gas. La cabeza del compresor 24 se conecta al bloque de cilindros 60 en el banco izquierdo de los cilindros 81. Conectado a la cabeza del compresor 24 está el múltiple de entrada del compresor 82. Conectada al múltiple de entrada del compresor 82 está una brida 83 a la cual se conecta la línea de entrada 26. La cabeza del compresor 24, el múltiple de entrada del compresor 82 y la brida 83 son del tipo descritos en las patentes previamente referidas otorgadas a aldrop. [0032] Pistones de motor estándar 84 se colocan en forma reciprocante en los cilindros 71 en el banco derecho del bloque de cilindros 60. De esta manera, los cilindros 71 pueden describirse como cilindros del motor 71. Los pistones del motor se conectan al eje del cigüeñal 86 por varillas de conexión 88. De nuevo, los pistones del motor 84, el eje del cigüeñal 86 y las varillas de conexión 88 son los componentes originales del motor en los que se basa el compresor 10. [033] Una pluralidad de pistones de compresor 90 se colocan en forma reciprocante en los cilindros 81 en el banco izquierdo del bloque de cilindros 60. De esta manera, los cilindros 81 pueden describirse como cilindros del compresor 81. Cada pistón de compresor 90 se conecta al eje de cigüeñal 86 por varillas de conexión adicionales 92. Los pistones del compresor 90, de preferencia se diseñan específicamente para compresión de gas, pero las varillas de conexión 92 pueden ser las mismas que las varillas de conexión 88 en el lado del motor del compresor 10. [0034] Una pluralidad de protuberancias 93 y 95 se moldean integralmente en el bloque de cilindros 60 adyacentes a los cilindros del motor 71 y cilindros del compresor 81, respectivamente. [0035] El tren de válvulas 78 del lado del motor del compresor 10 incluye una leva giratoria 94 que acopla una pluralidad de varillas de empuje 96. Las varillas de empuje 96 a su vez acoplan balancines de válvulas correspondientes 98, que accionan las válvulas del motor 100 en cada cilindro en una forma conocida en la técnica. No se muestran resortes de válvulas. [0036] Con referencia a las Figuras 3-6, cada varilla de empuje 96 se coloca en forma móvil en una abertura de varilla de empuje correspondiente 102 maquinada en cada protuberancia 93 del bloque de cilindros 60. Una galería o compuerta para aceite que se extiende longitudinalmente 104, interseca las aberturas 102 y de esta manera esta en comunicación con ella. El aceite lubricante del motor se bombea por la bomba del aceite del motor (no mostrada) a la compuerta 104 y de esta manera las aberturas 102 en una forma conocida en la especialidad.
[0037] En un aparato de combustión interna y compresor de gas integral conocido previamente elaborado a partir de motores previamente existentes, hay aberturas idénticas 102 en las protuberancias 95 y una compuerta 104 en el lado del compresor, todas las compuertas y aberturas están en comunicación entre sí por pasajes de cruce (no mostrados) en una sección agrandada 105. Debido a que no hay tren de válvulas, y de esta manera no hay varillas de empuje en el lado del compresor, se verá por aquellos con destreza en la técnica que la compuerta y aberturas en motores previamente existentes resultarán en una ruta abierta para que circule el aceite fuera del bloque de cilindros si la compuerta y las aberturas no se cierran. No solo esto provoca una pérdida de presión del aceite para el motor, la presencia de aceite en el lado del compresor es indeseable. Por lo tanto, en aparatos previos de este tipo, la compuerta 104 y las aberturas 102 se han taponado en el lado del compresor. Esto contribuye a los costos del material y mano de obra del equipo y también requiere prueba de fuga. [0038] A diferencia de la técnica previa, el bloque de cilindros 60 de la presente invención solo se maquina para el tren de válvulas del motor en el lado del motor de bloque. Esto es, las protuberancias 95 y la sección agrandada 105 se dejan sólidas y sin maquinar. El lado del compresor del bloque de cilindros 60 como se ve en los lados izquierdos de las Figuras 3-6, no se maquina de hecho. Esto es, en el bloque de cilindros 60, hay una porción sólida 110 y el bloque se diseña para aislar completamente el aceite en el lado del motor desde el lado del compresor. De esta manera no hay necesidad por taponar ninguna compuerta o abertura para evitar los problemas asociados con compresores previos elaborados a partir de bloques de motor existentes. [0039] Mientras que el bloque de cilindros 60 se ha mostrado en los dibujos con el lado o sección del motor a la derecha y al lado o sección del compresor a la izquierda, estos pueden invertirse al invertir el maquinado. Esto es, el compresor 10 puede elaborarse o producirse con el lado o sección del motor a la izquierda y el lado o sección del compresor a la derecha. [0040] Se verá por lo tanto que el bloque de cilindros para el motor de combustión interna y compresor de gas integral de la presente invención está bien adaptado para llevar a cabo los fines y ventajas mencionados así como aquellos inherentes. Mientras que la modalidad actualmente preferida del aparato se ha mostrado con los propósitos de esta descripción, pueden realizarse numerosos cambios en el arreglo y construcción de las partes, por aquellos con destreza en la técnica. Todos estos cambios se abarcan dentro del alcance y espíritu de las reivindicaciones anexas.